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一、構(gòu)建課程設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控體系的必要性
隨著中國鋼產(chǎn)量的不斷提高,用鋼量已不再是制約鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要因素,建筑鋼結(jié)構(gòu)由于其材料性能優(yōu)良,制作安裝工業(yè)化程度高以及結(jié)構(gòu)形式新穎靈巧,受到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨之而來,鋼結(jié)構(gòu)人才短缺日漸凸顯,企業(yè)急需大批鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的專門人才。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計是對學(xué)生的一次較為全面的設(shè)計訓(xùn)練,是鋼結(jié)構(gòu)原理和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程后一個重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),也是培養(yǎng)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計能力的基礎(chǔ)性教學(xué)環(huán)節(jié)。它是課程基本概念、基本理論等內(nèi)容的延伸,也是對所學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用,將為畢業(yè)設(shè)計以及工作以后的鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是,長期以來大部分高校形成了重理論、輕實(shí)踐的教學(xué)模式,各高校實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量監(jiān)控相對薄弱。就學(xué)生而言,受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響,普遍重視基本理論的學(xué)習(xí),忽視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在教學(xué)活動中的重要地位。一方面大學(xué)生習(xí)慣于傳統(tǒng)的“教師講,學(xué)生聽”的教學(xué)模式,而對于以學(xué)生為主的課程設(shè)計環(huán)節(jié),自主學(xué)習(xí)的積極性不高,主動性不強(qiáng),探索鉆研和創(chuàng)新實(shí)踐能力不足;另一方面,大學(xué)生迫于就業(yè)壓力,學(xué)習(xí)動機(jī)功利化,熱衷于考取各種資格證,從而忽視了對專業(yè)課的學(xué)習(xí),特別是相對自由的設(shè)計環(huán)節(jié),如果缺乏規(guī)范的實(shí)踐教學(xué)規(guī)章制度或者監(jiān)控體系,設(shè)計時間、設(shè)計進(jìn)度和設(shè)計質(zhì)量難以保證。因此,如何構(gòu)建切實(shí)可行的課程設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控體系,充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性,保證課程設(shè)計質(zhì)量并且督促學(xué)生按時獨(dú)立認(rèn)真完成課程設(shè)計,是一項(xiàng)緊迫而必要的工作,也是鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)改革需要不斷研究和探討的課題。
二、課程設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控體系的構(gòu)建
筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合山東科技大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)省級精品課程建設(shè)工作,在鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控方面進(jìn)行了一系列改革實(shí)踐,并取得了較理想的效果。
(一)設(shè)計題目多樣化
在2006級以前,學(xué)校鋼結(jié)課程設(shè)計通常做法是進(jìn)行鋼屋架設(shè)計,設(shè)計題目單一。隨著計算機(jī)的普及,課程設(shè)計繪圖也由原來的手工繪圖變成了計算機(jī)CAD繪圖,這就不可避免地導(dǎo)致前一屆學(xué)生存儲的設(shè)計資料流入到下一屆學(xué)生的手中,出現(xiàn)跨級抄襲或者拷貝的現(xiàn)象。為此,課題組集中編寫了三個題目的課程設(shè)計任務(wù)書,包括鋼屋架設(shè)計、工作平臺設(shè)計、門式剛架設(shè)計。自2006級以來,三套課程設(shè)計任務(wù)書輪流使用,并根據(jù)設(shè)計過程跟蹤指導(dǎo)情況適時對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行添加或者修改,有效避免了跨年級拷貝現(xiàn)象。
(二)設(shè)計方案多樣化
對于同一個課程設(shè)計題目,在編寫任務(wù)書時,在教學(xué)要求完全一致的基礎(chǔ)上,給出多組設(shè)計條件和設(shè)計參數(shù)供選擇,盡量做到不同的學(xué)生完成不同的設(shè)計方案。以鋼屋架設(shè)計為例,通過給出廠房的跨度、屋面情況、積灰荷載、屋架坡度及鋼號等多組參數(shù)組合,保證每個學(xué)生選用不同的方案,具體安排見表1。例如:三班的25號學(xué)生,其相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)為24m跨度,上人屋面積灰荷載為0,屋架坡度為1/12,選用Q235的鋼材。這樣,不同的學(xué)生選擇不同的設(shè)計內(nèi)容,從源頭上杜絕了課程設(shè)計抄襲或雷同現(xiàn)象的發(fā)生,從而能夠更好地促使學(xué)生獨(dú)立地完成課程設(shè)計,達(dá)到預(yù)期的訓(xùn)練目的[1]。
(三)加強(qiáng)設(shè)計過程的管理和指導(dǎo)
下達(dá)設(shè)計任務(wù)書的同時,下發(fā)課程設(shè)計指導(dǎo)書,詳細(xì)說明要完成的具體內(nèi)容,設(shè)計圖紙的要求以及設(shè)計計算書的內(nèi)容。另外,為了便于指導(dǎo)教師跟蹤指導(dǎo)和檢查,設(shè)計指導(dǎo)書中還要給出設(shè)計內(nèi)容的時間安排。鋼屋架設(shè)計時間具體安排見表2。課程設(shè)計集中在兩周內(nèi)完成,由于課程設(shè)計是在課程結(jié)束若干天以后的期末進(jìn)行,學(xué)生表現(xiàn)比較松散,指導(dǎo)教師要隨時檢查學(xué)生整體的進(jìn)展情況及每個人的完成情況[2]。指導(dǎo)教師要對學(xué)生進(jìn)行過程跟蹤指導(dǎo),并分三次進(jìn)行集中檢查和指導(dǎo)答疑。第一次安排在內(nèi)力計算及內(nèi)力組合完成以后,主要檢查結(jié)構(gòu)的布置是否合理,荷載及內(nèi)力的計算是否正確。第二次安排在構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)設(shè)計完成以后,主要檢查構(gòu)件設(shè)計是否合理,驗(yàn)算過程是否完整,計算是否正確,節(jié)點(diǎn)設(shè)計是否合理。第三次安排在屋架施工圖繪制完成以后,主要檢查圖面布局是否合理,尺寸標(biāo)注是否正確,是否達(dá)到施工圖要求等[3]。通過過程跟蹤管理和指導(dǎo),可以更好地了解學(xué)生對知識的掌握程度,以及獨(dú)立完成課程設(shè)計的能力和質(zhì)量,并以此作為平時成績考核的依據(jù)。
(四)完善考核辦法
傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計考核主要以設(shè)計成績?yōu)橹?,適當(dāng)考慮20%的平時成績。設(shè)計成績主要考慮設(shè)計圖紙的質(zhì)量和設(shè)計計算書的內(nèi)容。平時成績以考勤為主。這種考核方式往往無法兼顧到公平和合理性,不能完全體現(xiàn)學(xué)生的主動性和獨(dú)立工作的能力,也就無法充分調(diào)動學(xué)生的積極性。為此,我們改革了課程設(shè)計的考核方式,將原來以設(shè)計成果為主的考核方式變成多方面多指標(biāo)的考核方式,主要從平時成績、設(shè)計計算書、施工圖紙和課程設(shè)計答辯四個方面綜合考核,對應(yīng)到具體每一方面,給出相應(yīng)的量化評價指標(biāo),見表3[4]。通過實(shí)施這種多方面多指標(biāo)的量化成績評定的教學(xué)改革實(shí)踐,學(xué)生的主動性有明顯提高。自2006級實(shí)施改革實(shí)踐以來,特別是2009、2010、2011三級,完全按照上述課程設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控體系進(jìn)行。實(shí)踐證明:設(shè)計質(zhì)量較以前有很大提高,設(shè)計計算更條理、更完整;從成績來看,2009級優(yōu)良率42%,2010級優(yōu)良率52%,2011級優(yōu)良率47%,較過去的25%~35%有明顯提高;此外,學(xué)生也普遍認(rèn)同該質(zhì)量監(jiān)控體系和課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),普遍認(rèn)為為以后的畢業(yè)設(shè)計和入職打下了良好的基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
一、組織認(rèn)識實(shí)習(xí),增強(qiáng)感性認(rèn)識
中國礦業(yè)大學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程在大三上學(xué)期與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程同步開設(shè)。為增強(qiáng)學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土施工和設(shè)計的感性認(rèn)識,學(xué)校在大二下學(xué)期暑假安排了三周的認(rèn)識實(shí)習(xí)。鋼結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)主要參觀已建典型鋼結(jié)構(gòu)建筑、鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場和鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)。2015年暑假認(rèn)識實(shí)習(xí)期間,學(xué)生參觀了徐州音樂館、徐州奧體中心、徐州高鐵站、西安曲江國際會展中心、中國礦業(yè)大學(xué)在建體育館和徐州中煤鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)有限公司,初步了解了鋼結(jié)構(gòu)大跨網(wǎng)架和桁架、裝配式鋼結(jié)構(gòu)廠房和住宅、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)以及煤礦鋼結(jié)構(gòu)皮帶走廊等結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、傳力機(jī)理和施工工藝,目睹了鋼結(jié)構(gòu)焊接H型鋼的施工流程,熟悉了氣體保護(hù)焊和埋弧焊等不同施焊方式的區(qū)別和特點(diǎn)。在實(shí)習(xí)期間,指導(dǎo)教師和現(xiàn)場技術(shù)人員有意識地針對將來鋼結(jié)構(gòu)課程涉及的授課內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)撥和提問,并介紹目前鋼結(jié)構(gòu)的新工藝和新技術(shù),增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和感性認(rèn)識,使學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的原理和施工理解更為透徹,便于后期的課堂教學(xué)。
二、引入工程案例,豐富課堂內(nèi)容
實(shí)際工程是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的最佳教學(xué)資源,將國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)的代表性工程引入課堂實(shí)施案例教學(xué),不僅可豐富教學(xué)內(nèi)容,還可做到理論聯(lián)系實(shí)際,使書本中枯燥的理論變得生動形象。工程案例根據(jù)教學(xué)目的可分為課堂引導(dǎo)案例、課堂討論案例和課外思考案例。因此,將工程案例引入教學(xué),需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的和教學(xué)進(jìn)度而進(jìn)行素材的合理編排和加工處理,使之符合課堂教學(xué)規(guī)律與特點(diǎn)。在教學(xué)過程中,工程案例可圍繞一個或幾個實(shí)際工程問題展開描述、分析與討論,用以提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。課程還可利用課程網(wǎng)絡(luò)平臺共享國內(nèi)外著名鋼結(jié)構(gòu)施工的紀(jì)錄片和國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)倒塌事故的圖片和調(diào)查,豐富了學(xué)生課內(nèi)外內(nèi)容。實(shí)踐表明,采用案例式教學(xué)不僅拓展了教學(xué)內(nèi)容,還活躍了課堂學(xué)習(xí)氣氛,有利于學(xué)生將理論知識融入工程實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)造能力。
三、利用實(shí)體模型、有限元仿真和科研活動輔助教學(xué)
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的授課過程中,學(xué)生較多反映對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件失穩(wěn)形態(tài)、構(gòu)造措施等缺乏直觀認(rèn)識,例如:學(xué)生對壓彎構(gòu)件在平面內(nèi)和平面外失穩(wěn)形態(tài)理解較為困難。為解決課程概念抽象問題,教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過制作鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體模型、有限元仿真和參與科研項(xiàng)目等多手段加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的形象性。教學(xué)團(tuán)隊(duì)利用學(xué)生科研訓(xùn)練等實(shí)踐環(huán)節(jié)制作一些鋼結(jié)構(gòu)塑料模型(如鋼結(jié)構(gòu)梁柱不同形式連接節(jié)點(diǎn)),也可以加工試驗(yàn)一些小比例鋼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)(圖1給出了方鋼管和格構(gòu)式短柱軸向壓力作用的失穩(wěn)形態(tài))。同時利用有限元軟件模擬具有形象逼真,全方位動態(tài)顯示等優(yōu)勢,教學(xué)團(tuán)隊(duì)可采用有限元軟件ANSYS等模擬鋼結(jié)構(gòu)桿件的整體和局部失穩(wěn)形態(tài),提供命令流和說明書給學(xué)生課后練習(xí),讓學(xué)生嘗試改變相關(guān)參數(shù)對模擬結(jié)果的影響(圖2給出了鋼柱和鋼梁在反復(fù)荷載作用下的失穩(wěn)形態(tài)數(shù)值圖)。而科研項(xiàng)目具有一定的前沿性,學(xué)生在新工藝和新技術(shù)方面的求知欲很強(qiáng),讓學(xué)生參與一些科研項(xiàng)目也可很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,增強(qiáng)理解深度。筆者曾讓部分學(xué)生參與了屈曲約束鋼板的抗震試驗(yàn)研究,讓學(xué)生結(jié)合鋼梁局部失穩(wěn)理論思考屈曲約束的原理和作用。通過形象化教學(xué)大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)了學(xué)生的求知欲,達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生科研能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)。
圖1鋼短柱的失穩(wěn)形態(tài)實(shí)驗(yàn)圖
圖2鋼構(gòu)件的失穩(wěn)模擬圖四、采用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方便課余學(xué)習(xí)
現(xiàn)代多媒體技術(shù)在豐富課堂教學(xué)內(nèi)容的同時,也會因課堂信息量大而導(dǎo)致學(xué)生難以快速理解消化的問題。為方便學(xué)生課余時間對教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí),教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分利用學(xué)?,F(xiàn)有資源建立了課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站,錄制了課程教學(xué)視頻。學(xué)生隨時可以通過電腦和手機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí),了解課程教學(xué)大綱、學(xué)習(xí)指南、教學(xué)課件、教學(xué)參考書目和授課內(nèi)容。另外,教師通過課程微信群和QQ群隨時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)答疑,教學(xué)新信息,有利于加深師生間的互動,動態(tài)了解學(xué)生的課堂掌握程度。實(shí)踐表明,網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)和答疑的形式因活潑便捷而深受學(xué)生喜歡,切合了學(xué)生學(xué)習(xí)心理,在教學(xué)中和學(xué)生課外學(xué)習(xí)中發(fā)揮著極其重要的作用,極大地拓展和延伸了學(xué)生的課程學(xué)習(xí)時間和空間。
五、利用課程設(shè)計鞏固提升知識點(diǎn)
為鞏固和提升學(xué)生所學(xué)知識點(diǎn),鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)置了課程設(shè)計環(huán)節(jié)。課程設(shè)計可以采取和課程教學(xué)同步交叉進(jìn)行的方式,即課程教學(xué)完成到哪個知識點(diǎn)及要求完成相應(yīng)知識點(diǎn)的課程設(shè)計,也可以采取課程教學(xué)完成后集中時間課程設(shè)計的方式。中國礦業(yè)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程實(shí)踐環(huán)節(jié)要求學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識,結(jié)合現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范完成鋼結(jié)構(gòu)平臺的設(shè)計。該鋼結(jié)構(gòu)平臺主要由梁、柱、支撐、平臺鋪板等構(gòu)件組成,主梁和柱、主梁和次梁以及柱與基礎(chǔ)都采用鉸接形式[4]。為區(qū)別后期鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程,該課程設(shè)計重點(diǎn)考察學(xué)生對荷載傳遞、平臺梁、實(shí)腹式、格構(gòu)式平臺柱和連接設(shè)計等知識點(diǎn)的掌握程度,采用簡單的結(jié)構(gòu)形式避免了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算。課程設(shè)計通過變化跨度和荷載等方式實(shí)現(xiàn)一人一題,要求學(xué)生獨(dú)立完成計算書和繪制施工圖紙,杜絕抄襲現(xiàn)象。課程設(shè)計環(huán)節(jié)關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計方法為自學(xué)內(nèi)容,鼓勵學(xué)生在課程設(shè)計環(huán)節(jié)加強(qiáng)自主學(xué)習(xí),解決設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)的新問題,培養(yǎng)學(xué)生解決分析實(shí)際問題的能力。從近幾屆學(xué)生提交的課程設(shè)計成果可以發(fā)現(xiàn)該課程設(shè)計對學(xué)生全面掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的知識起到很好的作用,培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立解決問題能力,對學(xué)生將來的畢業(yè)設(shè)計起到了“練兵”作用。
六、采用合理的考核方式
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程中公式和圖表繁多,如果單一地采用閉卷考試,學(xué)生記憶公式和圖表的工作量太大,也會導(dǎo)致一些與實(shí)際工程設(shè)計關(guān)系密切的知識點(diǎn)無法考察。 因此,該課程采用閉卷+開卷相結(jié)合的方式,閉卷部分重點(diǎn)考察基本理論的理解,而開卷部分重點(diǎn)考察知識點(diǎn)的靈活運(yùn)用。中國礦業(yè)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程近年來考試題型吸取了全國勘察設(shè)計注冊結(jié)構(gòu)工程師考試的經(jīng)驗(yàn),部分采用計算選擇題的方式。計算選擇題由于命題靈活綜合,避免了現(xiàn)在學(xué)生對教材例題的簡單套用和生吞活剝,考察學(xué)生獨(dú)立解決分析問題的能力,使平時注重過程學(xué)習(xí)的學(xué)生脫穎而出。在命題和閱卷方面上教學(xué)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持多位任課教師綜合命題,流水閱卷。最終成績通過多項(xiàng)成績綜合評定,將平時作業(yè)成績、小測驗(yàn)成績、試驗(yàn)報告與考核成績等加權(quán)平均計算綜合成績,兼顧過程考核和期終考核。實(shí)踐證明,學(xué)生通過多方面、多形式的平時訓(xùn)練和考試磨練,充分認(rèn)識到了該課程在實(shí)際中的重要性,大大加強(qiáng)了學(xué)習(xí)主動性,其綜合素質(zhì)得到明顯提升。
學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,往往學(xué)習(xí)了后面章節(jié),忘記了前面章節(jié)的內(nèi)容,不清楚到底要掌握哪些的知識,哪些知識是課程設(shè)計中需要用到的。在安排課程設(shè)計時,一般都在課程結(jié)束后兩周時間集中進(jìn)行。因?yàn)闀r間短,學(xué)生又缺乏實(shí)際知識,只能照本宣科,照貓畫虎,甚至不知道在設(shè)計中構(gòu)件是否一定需要,有的更是把別人的設(shè)計計算書抄襲一遍,毫無創(chuàng)新,毫無新意。課程設(shè)計完成了,但是質(zhì)量得不到保證,課程設(shè)計成果不理想,而學(xué)生則反映鋼結(jié)構(gòu)難學(xué),鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計復(fù)雜、不好做。與此同時帶來的后果則是學(xué)生主動性、積極性不高,達(dá)不到教學(xué)目標(biāo),這已經(jīng)成為鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計的一大難題。
2推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計教學(xué)改革
通過分析上述鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計中存在的問題,尋找問題的根源,結(jié)合近幾年指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計的經(jīng)驗(yàn),從引入工程實(shí)例、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和設(shè)計內(nèi)容多樣化,增強(qiáng)教學(xué)方法、完善考核制度等多方面對鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計進(jìn)行改革。
2.1引入工程實(shí)例在課程設(shè)計講解過程中,以已修建實(shí)際工程為主,對實(shí)際工程進(jìn)行設(shè)計。將書本理論知識與身邊實(shí)際工程相結(jié)合,使學(xué)生把課堂所學(xué)知識加深理解和鞏固。近兩年榆林麻黃梁汽車產(chǎn)業(yè)園區(qū),興建了一批汽車銷售4S店工程,主體為門式剛架。就以實(shí)際工程為依托,進(jìn)行課程設(shè)計。帶領(lǐng)學(xué)生到工地進(jìn)行參觀已修建好的門式剛架,了解結(jié)構(gòu)形式,翻閱完整設(shè)計圖紙等資料,把理論知識與實(shí)際工程一一對照、比較,增加了實(shí)際工程認(rèn)知度,增強(qiáng)了施工圖的繪制能力。在校教師再對鋼結(jié)構(gòu)施工圖中的要點(diǎn)一一講解,學(xué)生能從中獲得更多的知識。
2.2優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容在不增加學(xué)時的前提下,能讓學(xué)生更多地掌握課程設(shè)計內(nèi)容。把課程設(shè)計相關(guān)內(nèi)容融入到實(shí)踐教學(xué)中集中講解,不占用理論教學(xué)時間。理論教學(xué)學(xué)時壓縮后,該校安排以理論部分較強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)原理為主。對于課程設(shè)計部分的講解學(xué)時幾乎所剩無幾,那么對于鋼屋架課程設(shè)計中的支撐布置、荷載導(dǎo)算、內(nèi)力計算、構(gòu)件計算、節(jié)點(diǎn)設(shè)計等幾部分以平時作業(yè)的形式讓學(xué)生多加練習(xí),通過作業(yè)發(fā)現(xiàn)問題指正問題。在課程設(shè)計過程中遇到問題及時強(qiáng)調(diào),這樣能夠保證設(shè)計各環(huán)節(jié)的質(zhì)量,對此學(xué)生普遍反映良好。另外,要求學(xué)生查閱最新規(guī)范、圖集,課程設(shè)計以實(shí)際工程為依托,那么就要以最新設(shè)計規(guī)范為依據(jù)。
2.3教學(xué)模式和設(shè)計內(nèi)容多樣化在鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和合作能力,開展多種多樣的教學(xué)模式。一種引入“參與•合作”教學(xué)模式。把一個設(shè)計項(xiàng)目拆分為幾個子項(xiàng),2-4人組成設(shè)計小組,以設(shè)計小組為單位,參與到實(shí)際工程中去,對某一項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計,每人設(shè)計一個子項(xiàng)。“參與•合作”教學(xué)模式的要點(diǎn)是通過教師的指導(dǎo)設(shè)計作用,形成學(xué)生主動、積極、創(chuàng)新的設(shè)計理念,團(tuán)隊(duì)合作的設(shè)計學(xué)習(xí)情景,教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間相互作用,相互促進(jìn)。另一種單一的教學(xué)模式。給出可供學(xué)生選擇的各種形式屋架,有人字形、三角形、梯形,每種屋架有不同的坡度,采用不同的積灰荷載、屋面荷載、不同的鋼號等,保證一人一題,避免抄襲、雷同出現(xiàn)。2.4教學(xué)方法多樣化傳統(tǒng)的教學(xué)方法太過單一,近年來多媒體教學(xué)得到普及,它最大的特點(diǎn)能夠直觀、形象、生動的展示構(gòu)件,減少板書的時間,提高教學(xué)效率。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),可以同時并用來實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué),達(dá)到更好的效果。
2.5加強(qiáng)過程監(jiān)控,完善考核制度第一,根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求合理安排進(jìn)度。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計一般安排在第六學(xué)期最后兩周完成。設(shè)計前期學(xué)生進(jìn)度較慢,設(shè)計工作狀態(tài)懶散,設(shè)計進(jìn)度跟不上,這就要求指導(dǎo)教師制定詳細(xì)進(jìn)度計劃,定時檢查,才能保證學(xué)生按進(jìn)度完成。第二,指導(dǎo)教師對設(shè)計中存在的重點(diǎn)、難點(diǎn)及時講解,同時準(zhǔn)備一套較完整的鋼結(jié)構(gòu)施工圖,讓學(xué)生從制圖的角度仔細(xì)查閱圖紙內(nèi)容。這樣能夠保證課程設(shè)計的質(zhì)量。第三,在成績評定方面,指導(dǎo)教師秉著“公平、公正”地態(tài)度考核學(xué)生成績。學(xué)生成績由四部分組成:平時成績考核學(xué)生出勤率;計算說明書成績考核學(xué)生掌握概念情況、計算準(zhǔn)確率、內(nèi)容完整性;設(shè)計圖紙成績考核圖紙整潔度、制圖規(guī)范性、圖紙完整性;課程設(shè)計答辯成績考核學(xué)生回答問題完整性、準(zhǔn)確性等。
3小結(jié)
上述眾多的研究都提出采用案例教學(xué)法有利于提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力,但在實(shí)施過程中面臨的問題是:在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)各環(huán)節(jié)采用的案例零散、相互間無聯(lián)系,導(dǎo)致各課程各環(huán)節(jié)各自為政,不利于學(xué)生整體設(shè)計思維的建立和對所學(xué)知識的融會貫通。且大多數(shù)教材所提供的工程案例,直接采用結(jié)構(gòu)軟件計算結(jié)果,計算過程和施工圖簡略,無法為在課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中需進(jìn)行手工計算的學(xué)生提供有效參考,不利于學(xué)生對設(shè)計理論的理解和應(yīng)用。本文將對鋼結(jié)構(gòu)課程案例設(shè)計及以案例為主線的一體化教學(xué)進(jìn)行研究。一、案例設(shè)計
(一)案例的設(shè)計原則
以案例為主線的一體化教學(xué)中,案例是教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵,在進(jìn)行案例的選擇與設(shè)計時主要考慮以下幾點(diǎn):
1.以滿足教學(xué)需要為前提
案例是為教學(xué)服務(wù)的,它作為整個教學(xué)活動的主線,首先要滿足教學(xué)內(nèi)容的需要,能基本涵蓋教學(xué)大綱中的主要理論知識點(diǎn)。其次,要滿足教學(xué)目標(biāo)的需要,每個案例要向?qū)W生傳授哪些理論知識、能解決哪些實(shí)際工程問題、能培養(yǎng)學(xué)生哪些方面的能力,都需要預(yù)先進(jìn)行設(shè)計和考慮[3]。
2.以實(shí)用、夠用為原則
通過以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué),學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后就能進(jìn)行常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計。而不同結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方法及適用規(guī)范都會有所不同,在有限的教學(xué)學(xué)時內(nèi),通常只能對常見結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計進(jìn)行講授。因此在進(jìn)行案例選擇時,應(yīng)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢,以實(shí)用和夠用為原則,選擇具有廣泛應(yīng)用性和代表性的案例。
3.以學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心
本文所研究的教學(xué)改革的最終目標(biāo)是提高學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)理論知識的綜合應(yīng)用能力。所選案例首先在內(nèi)容上應(yīng)具有完整性和綜合性,有利于學(xué)生將零散的理論知識系統(tǒng)化,培養(yǎng)學(xué)生整體設(shè)計思維意識。其次,所選案例在難度上應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知能力。學(xué)生在開始課程學(xué)習(xí)之前,對鋼結(jié)構(gòu)一無所知。而一個實(shí)際工程項(xiàng)目往往較復(fù)雜,不僅包含大量的背景信息和前提條件,還涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的知識。過于繁雜龐大的項(xiàng)目容易讓學(xué)生找不到方向和重點(diǎn),造成較大的學(xué)習(xí)壓力。因此案例的選擇與設(shè)計應(yīng)符合學(xué)生由易到難、循序漸進(jìn)的認(rèn)知過程,可結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容對實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)簡化后作為教學(xué)案例。
(二)鋼結(jié)構(gòu)課程案例設(shè)計
以筆者所在學(xué)校(應(yīng)用型本科)為例,鋼結(jié)構(gòu)理論課程主要開設(shè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(32學(xué)時)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(32學(xué)時),實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(1周)和畢業(yè)設(shè)計。設(shè)計原理課程內(nèi)容重點(diǎn)是構(gòu)件(軸心受力、受彎、壓彎和拉彎)設(shè)計、焊縫連接設(shè)計和螺栓連接設(shè)計;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程內(nèi)容重點(diǎn)是普通鋼屋架單層廠房設(shè)計、輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計、多層鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計;課程設(shè)計要求學(xué)生完成一榀鋼桁架的設(shè)計;畢業(yè)設(shè)計選題為輕型門式剛架結(jié)構(gòu)或多層鋼框架結(jié)構(gòu)。
鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)過程中,案例所肩負(fù)的任務(wù)是要將鋼結(jié)構(gòu)所有課程、所有教學(xué)環(huán)節(jié)和絕大部分知識點(diǎn)串連起來,使各課程間相互聯(lián)系和銜接得更加緊密,使理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間過渡得更加自然,從而改變傳統(tǒng)教學(xué)中各課程各自為政、例題零散相互間無聯(lián)系、理論環(huán)節(jié)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)的現(xiàn)狀。綜合考慮教學(xué)內(nèi)容的適應(yīng)性、教學(xué)實(shí)施的可操作性、工程實(shí)際應(yīng)用的廣泛性,確定三大案例,如表1所示。表1鋼結(jié)構(gòu)課程案例案例名稱案例內(nèi)容案例1:某鋼屋架設(shè)計(角鋼桁架)基本資料;支撐布置;荷載計算;內(nèi)力計算;桿件設(shè)計;節(jié)點(diǎn)設(shè)計;施工圖案例2:某單層倉庫設(shè)計(門式剛架結(jié)構(gòu))基本資料;結(jié)構(gòu)布置;圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗風(fēng)柱設(shè)計;支撐設(shè)計;檁條設(shè)計;墻梁設(shè)計;剛架設(shè)計;施工圖案例3:某多層試驗(yàn)樓設(shè)計(多層鋼框架)基本資料;結(jié)構(gòu)布置及材料選擇;構(gòu)件截面初選;荷載計算;內(nèi)力計算;荷載效應(yīng)組合;構(gòu)件截面設(shè)計;節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計;施工圖案例的編寫應(yīng)注意:(1)計算過程要詳細(xì)。在實(shí)際工作中,結(jié)構(gòu)設(shè)計計算通常由軟件完成。但為加強(qiáng)學(xué)生對基本設(shè)計理論的理解,課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中,一般要求學(xué)生手算為主、軟件計算為輔。案例的計算過程應(yīng)盡可能的詳細(xì),尤其在荷載取值、內(nèi)力計算、荷載效應(yīng)組合等方面,這樣才能給學(xué)生完成課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計提供有效參考。(2)施工圖應(yīng)達(dá)到一定深度。鋼結(jié)構(gòu)施工圖具有符號多、標(biāo)注多、節(jié)點(diǎn)詳圖多等特點(diǎn),與之前學(xué)生熟悉的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工圖在表達(dá)方式、內(nèi)容等方面都有很大的不同,因此,與案例配套的施工圖應(yīng)達(dá)到一定深度,以便于學(xué)生在識讀、模仿繪圖的過程中掌握鋼結(jié)構(gòu)施工圖的繪制內(nèi)容及常規(guī)表達(dá)方法。
二、以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)研究與實(shí)踐
(一)一體化教學(xué)活動整體設(shè)計
赫爾巴特說:“如果缺乏背景經(jīng)驗(yàn),任何新的感知根本就沒有任何意義可言?!痹趯σ园咐秊橹骶€的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)活動進(jìn)行整體設(shè)計時,關(guān)鍵在于如何通過案例這條主線,把鋼結(jié)構(gòu)課程所有教學(xué)環(huán)節(jié)和主要理論知識點(diǎn)串聯(lián)起來,以工程案例為載體,通過教師的引導(dǎo),將學(xué)生處于真實(shí)問題的情境之中,并帶著問題設(shè)身處地地思考,尋求問題的解決方法,進(jìn)行探索式的學(xué)習(xí),在獲取專業(yè)理論知識的同時體驗(yàn)職業(yè)思維方法,培養(yǎng)分析、解決問題的能力和對理論知識的綜合應(yīng)用能力。
以鋼桁架、門式剛架、多層鋼框架三大案例為載體,開展鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)的總體思路如圖1所示。由于同一案例往往涉及不同章節(jié)甚至不同課程的教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)過程中,如何幫助學(xué)生理清脈絡(luò)把握主線、實(shí)現(xiàn)課程間的融合銜接是關(guān)鍵。同一案例用在不同課程教學(xué)中,其側(cè)重點(diǎn)也是不一樣的。原理課程關(guān)注的是案例中單一構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)在內(nèi)力已知情況下的截面設(shè)計和連接設(shè)計;設(shè)計課程則側(cè)重于通過案例幫助學(xué)生完成整體設(shè)計思路的構(gòu)建;在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計實(shí)踐環(huán)節(jié),目的是讓學(xué)生在參考、模仿案例完成任務(wù)的過程中,進(jìn)一步鞏固和強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果,實(shí)現(xiàn)對前兩門課所學(xué)理論知識的綜合運(yùn)用。
(二)案例為主線的教學(xué)實(shí)踐
以案例為主線開展理論教學(xué),每一節(jié)課都是一個單獨(dú)的案例教學(xué)活動。由于受學(xué)時限制,傳統(tǒng)案例教學(xué)中很重要的課堂討論等互動環(huán)節(jié)很難充分的開展。如何通過合理的課堂設(shè)計,把握好理論教學(xué)與案例分析的節(jié)奏,達(dá)到理論知識實(shí)現(xiàn)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的最終目標(biāo)就成為關(guān)鍵。基本思路是:基于案例中呈現(xiàn)的問題,以問題解決為指向完成理論教學(xué)。主要過程是:(1)問題鋪墊:基于案例背景,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生分析需解決的問題(做什么);(2)理論講解:針對案例需解決的問題進(jìn)行基本設(shè)計理論知識的講解(怎么做);(3)實(shí)踐應(yīng)用:幫助學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決案例相關(guān)問題(怎么用)。
通過案例構(gòu)建真實(shí)的實(shí)踐氛圍進(jìn)行基本理論的講授,以案例闡述理論,最大限度地減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷,不僅讓學(xué)生知道“學(xué)什么”,更重要的是知道“學(xué)了可以做什么,怎么做”,體驗(yàn)到用所學(xué)理論知識解決工程實(shí)際問題的成就感,減少了單純學(xué)習(xí)理論知識的枯燥感和迷茫感。
(三)教學(xué)效果反饋與評價
教學(xué)評價是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要方式之一,是教師進(jìn)行教學(xué)反思的依托。學(xué)生是教學(xué)活動的參與者和受益者,對教學(xué)效果的好與壞最有發(fā)言權(quán)。根據(jù)教學(xué)改革擬達(dá)成的目標(biāo),對學(xué)院2010級、2011級土木工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行不具名問卷調(diào)查,結(jié)果如圖2所示。
圖22010級、2011級土木工程專業(yè)調(diào)查問卷結(jié)果實(shí)踐證明,通過以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)改革取得良好的教學(xué)效果。最大的收獲在于,學(xué)生在“提出問題”與“尋求解答”的交互中完成了由“被動學(xué)習(xí)”到“主動學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變,在“案例”與“理論”交叉學(xué)習(xí)的過程中完成了從基本理論到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。整個教學(xué)過程,對于學(xué)生而言,不僅僅是單純理論知識的學(xué)習(xí)過程,而是一個將零散知識逐漸系統(tǒng)化的過程,更是一個應(yīng)用能力培養(yǎng)和提升的過程。同時,教師在案例預(yù)設(shè)、教學(xué)實(shí)踐與反思的過程中也不斷成長,實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長。
關(guān)鍵詞:卓越工程師;鋼結(jié)構(gòu);教學(xué)改革
國家教育部推出卓越工程師教育培養(yǎng)計劃(以下簡稱卓越計劃)[1,2],旨在通過在試點(diǎn)高校及專業(yè)實(shí)施卓越計劃,摸索建立具有中國特色的工程教育模式。卓越計劃將面向社會需求培養(yǎng)人才,第一批(2010年)有61所高校入選,第二批(2011年)有133所高校入選,批準(zhǔn)462個本科專業(yè)或試點(diǎn)班。土木工程專業(yè)方面清華大學(xué)等21所高校入選見表1,實(shí)施卓越計劃是高水平大學(xué)辦學(xué)趨勢。
鋼結(jié)構(gòu)課程作為土木工程專業(yè)的重要專業(yè)課之一,不僅課程本身在土木工程課程體系中占有重要地位,鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)蓬勃發(fā)展態(tài)勢也使其在卓越計劃中占有重要地位。
一、鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展前景及人才需求
鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、抗震性能好、施工周期短、加工制作工業(yè)化程度高、造型新穎輕盈、施工噪音低、大部分鋼材可回收循環(huán)利用、符合可持續(xù)發(fā)展要求等優(yōu)點(diǎn)。作為鋼鐵大國我國已經(jīng)連續(xù)十年鋼產(chǎn)量居全世界第一,國家政策也從20世紀(jì)50年代節(jié)約用鋼、20世紀(jì)80年代合理用鋼轉(zhuǎn)變?yōu)?1世紀(jì)提倡用鋼。建設(shè)部頒布的《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量“十五”計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要(草案)》提出,“十五”期間,爭取年全國建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)到鋼材總產(chǎn)量的3%左右,到2015年?duì)幦∧耆珖ㄖ摻Y(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)到鋼材總產(chǎn)量的6%左右。如果保守估計2015年鋼產(chǎn)量為5億噸,其6%為3000萬噸??傊摻Y(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展會越來越快,該行業(yè)的人才需求量也會越來越大。相比鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的人才需求,國內(nèi)培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)專門人才偏少,質(zhì)量也不高。要想改變我國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用落后于發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)狀,需要培養(yǎng)具有扎實(shí)鋼結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ),了解國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)新進(jìn)展及新技術(shù),能將所學(xué)理論知識靈活應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工等相關(guān)工作中,創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力較強(qiáng)的具有卓越工程師潛質(zhì)的畢業(yè)生。
二、鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題
1.教學(xué)現(xiàn)狀。從我校情況看,土木系本科生鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)分成鋼結(jié)構(gòu)原理(專業(yè)必修課32學(xué)時,其中2學(xué)時用于考試)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(專業(yè)限選課24學(xué)時,其中2學(xué)時用于考試)及鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(1.5周實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié))三個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行,在第三學(xué)年第二學(xué)期內(nèi)完成?;凇案叩葘W(xué)校土木工程指導(dǎo)性性專業(yè)規(guī)范”[3],三個環(huán)節(jié)的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)如下:鋼結(jié)構(gòu)原理課程要學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計方法、鋼材性能及選用、鋼構(gòu)件(包括軸拉構(gòu)件、實(shí)腹和格構(gòu)式軸壓構(gòu)件、梁、拉彎構(gòu)件、實(shí)腹和格構(gòu)式壓彎構(gòu)件)的強(qiáng)度、穩(wěn)定及剛度計算及設(shè)計,鋼結(jié)構(gòu)焊縫連接(分為對接焊縫和角焊縫)和螺栓連接(分為普通螺栓和高強(qiáng)螺栓)的計算及設(shè)計、疲勞計算等內(nèi)容;學(xué)生后續(xù)有大跨結(jié)構(gòu)和高層結(jié)構(gòu)選修課,加之課時有限,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計以門式剛架和重工業(yè)廠房設(shè)計為主;鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計大部分學(xué)生做鋼屋架設(shè)計,少部分學(xué)生選做門式剛架設(shè)計。
2.存在問題。我校鋼結(jié)構(gòu)課時偏少,并且目前對鋼結(jié)構(gòu)感興趣,愿意從事鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的學(xué)生不少,掌握好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工知識對學(xué)生就業(yè)也非常有利,但是鋼結(jié)構(gòu)課程知識點(diǎn)多而雜,公式多,重點(diǎn)的穩(wěn)定問題學(xué)習(xí)難度大,加之學(xué)生材力和結(jié)力的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不扎實(shí),雖然采用多媒體教學(xué)手段,但因課時所限,授課時往往還是無奈停留在學(xué)生對構(gòu)件及連接能夠正確驗(yàn)算校核層次,很難引導(dǎo)幫助學(xué)生提升到對構(gòu)件及連接進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和合理構(gòu)造處理,乃至具備實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計能力。同時對國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的比較介紹不夠,對鋼結(jié)構(gòu)新理論、新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)介紹也不足。依據(jù)“卓越計劃”人才培養(yǎng)的要求,從鋼結(jié)構(gòu)的授課內(nèi)容及授課效果分析,鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)主要存在以下問題:①鋼結(jié)構(gòu)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐環(huán)節(jié)課程大綱面向卓越工程師計劃的針對性不強(qiáng);②教學(xué)內(nèi)容對國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展、新理論、新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)吸收不及時;③鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的工程實(shí)際針對性不強(qiáng);④未能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及熱情;⑤未做到因材施教;⑥學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)差對鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難心理。
三、鋼結(jié)構(gòu)課程改革思路
應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)應(yīng)是以知識學(xué)習(xí)為載體,著力系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生知識遷移能力及創(chuàng)新能力。分析鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)存在的問題,可以從以下幾個方面進(jìn)行教改嘗試[4-6]。
1.教學(xué)準(zhǔn)備及實(shí)施中注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。首先依據(jù)“卓越計劃”,結(jié)合現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件、體系及設(shè)計方面的最新發(fā)展,制定2012級本科專業(yè)教學(xué)計劃和相應(yīng)課程大綱,并科學(xué)劃分及銜接本科與研究生的鋼結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容。其次按照新修訂的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(預(yù)計2012出版)編寫本科生教材鋼結(jié)構(gòu)教材,教材要體現(xiàn)新規(guī)范、新理論、新材料、新體系、新技術(shù),力求具有循序漸進(jìn)、通俗易懂、敘述詳細(xì)、例題多且貼合實(shí)際,便于自學(xué),邏輯清晰等特點(diǎn)。最后將教學(xué)模式從講授式逐步轉(zhuǎn)化為探討式,精練教學(xué)內(nèi)容同時,采用現(xiàn)代化教學(xué)手段提高教學(xué)效率,以討論式學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)重點(diǎn)難點(diǎn)問題,啟發(fā)學(xué)生深入思考及掌握鋼結(jié)構(gòu)理論知識及設(shè)計方法,引入實(shí)際工程設(shè)計討論,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。
2.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,力求因材施教。緒論課以鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)動員形式進(jìn)行。介紹鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、國內(nèi)外應(yīng)用及研究現(xiàn)狀、鋼結(jié)構(gòu)的前沿課題、鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展前景、鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)狀況及國內(nèi)外重大鋼結(jié)構(gòu)工程等。通過鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)動員開闊學(xué)生視野,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)的興趣。課間嘗試引入上海交大劉西拉教授采用的“帶領(lǐng)學(xué)生玩搭建結(jié)構(gòu)的游戲”模式[7],活躍教學(xué)氣氛,培養(yǎng)學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣。課間及課后組織學(xué)生觀看鋼結(jié)構(gòu)工程錄像。教學(xué)中采用的華南理工大學(xué)王湛老師研發(fā)的《鋼結(jié)構(gòu)多媒體教學(xué)系統(tǒng)》動畫及工程錄像,很受學(xué)生歡迎。所以訂購或制作鋼構(gòu)件、緊固件、焊接件、小型鋼結(jié)構(gòu)體系及連接的教學(xué)模型,并鼓勵學(xué)生參與到模型制作中,使學(xué)生有直覺感官認(rèn)識的同時,培養(yǎng)動手能力很必要。鼓勵并指導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生閱讀鋼結(jié)構(gòu)課外書籍及科研文獻(xiàn),撰寫讀書報告;鼓勵對設(shè)計感興趣的學(xué)生利用課余時間學(xué)習(xí)STS,3D3S,MST,ETABS等鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件,為做畢業(yè)設(shè)計及適應(yīng)畢業(yè)后從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作做準(zhǔn)備;鼓勵對科研感興趣的學(xué)生參與任課老師的科研課題,進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)方面的研究或試驗(yàn)工作。
3.加強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。積極與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及研究單位建立合作關(guān)系,聯(lián)系校外實(shí)習(xí)基地。畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)及假期讓部分學(xué)生到校外實(shí)習(xí)基地參與實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計或施工。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計題目逐步改進(jìn)為實(shí)際工程設(shè)計題目。
4.與其他課任課老師溝通。與前續(xù)課程材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等的任課老師進(jìn)行交流溝通,幫助和要求學(xué)生在力學(xué)課學(xué)習(xí)階段對鋼結(jié)構(gòu)所需的力學(xué)知識點(diǎn)扎實(shí)掌握,盡量減少學(xué)生由此產(chǎn)生的對鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的困難,有利于節(jié)省用于復(fù)習(xí)力學(xué)知識點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)課上學(xué)時;與后續(xù)課大跨結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計等課程的任課老師溝通,保證學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)知識的系統(tǒng)性;與認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)老師溝通協(xié)商,認(rèn)識實(shí)習(xí)協(xié)助安排所有學(xué)生到鋼結(jié)構(gòu)工地參觀學(xué)習(xí),生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排部分學(xué)生到鋼結(jié)構(gòu)校外實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)。
我國要從鋼鐵大國轉(zhuǎn)變?yōu)殇撹F強(qiáng)國及至鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)國,培養(yǎng)出一大批高素質(zhì)應(yīng)用創(chuàng)新型鋼結(jié)構(gòu)專門人才是當(dāng)務(wù)之急。以實(shí)施卓越計劃為契機(jī),修訂鋼結(jié)構(gòu)系列課程教學(xué)大綱,編寫實(shí)用型現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)教材,精練教學(xué)內(nèi)容,采用現(xiàn)代化教學(xué)手段及多種教學(xué)方法想方設(shè)法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)熱情和創(chuàng)新意識,吸引優(yōu)秀學(xué)生到鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)中去,利用校企聯(lián)合培養(yǎng)方式即鋼結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)基地培養(yǎng)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐能力,培養(yǎng)出卓越計劃要求的未來卓越工程師的后備軍。
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